JP6576154B2 - Voltage detection sensor and measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、測定対象導体をクリップ（挟持）可能なクリップ式の電圧検出センサ、およびこの電圧検出センサを少なくとも２つ有して測定対象導体間の電圧を測定可能に構成された測定装置に関するものである。 The present invention relates to a clip-type voltage detection sensor capable of clipping (clamping) a conductor to be measured, and a measuring apparatus having at least two voltage detection sensors and configured to measure a voltage between conductors to be measured. It is.
この種の測定装置として、本願出願人は、下記の特許文献１において、測定対象導体としての２つの電路の相互間の電圧（交流電圧としての線間電圧）を、電路の金属部分（芯線）と電気的に接触することなく非接触の状態（つまり、金属非接触の状態）で測定可能な測定装置を開示している。この測定装置は、少なくとも２つのフローティング回路部、これらのフローティング回路部に一対一で（個別に）接続されたフローティング回路部と同数の本体回路部、各本体回路部が接続された算出部、および算出部に接続された表示部とを備えている。この測定装置では、フローティング回路部とこれに接続された本体回路部とで、クリップ式ではないが１つの電圧検出センサが構成されて、この電圧検出センサが電路の電圧の波形を示す電圧データを算出部に出力する。また、算出部および表示部は、通常は１つのケースに収納されて、測定装置における測定装置本体を構成する。
As this type of measuring device, the applicant of the present application disclosed in
各フローティング回路部は、ガード電極、検出電極、および電流電圧変換部（電流電圧変換回路および積分回路）を少なくとも備えている。このフローティング回路部では、電流電圧変換部などの電気回路が、ガード電極によって覆われることで、外来ノイズに対してシールドされた状態となっている。なお、電路の金属部分と容量結合させられる検出電極については、少なくとも電路の金属部分との対向面がガード電極から露出するように配置されている。 Each floating circuit unit includes at least a guard electrode, a detection electrode, and a current-voltage conversion unit (a current-voltage conversion circuit and an integration circuit). In this floating circuit portion, an electric circuit such as a current-voltage conversion portion is covered with a guard electrode, so that it is shielded from external noise. The detection electrode that is capacitively coupled to the metal part of the electric circuit is arranged so that at least the surface facing the metal part of the electric circuit is exposed from the guard electrode.
また、フローティング回路部のガード電極には、本体回路部から出力される後述の電圧（印加電圧）が印加される。この印加電圧は、本体回路部により、その電圧値が電路の電圧の電圧値に一致させられるように制御（フィードバック制御）される電圧である。また、フローティング回路部には、本体回路部で生成される作動用電圧（一例として、絶対値が同じで極性が異なる２つの電圧（作動用電源））が上記の印加電圧を基準電圧とするフローティング電圧（フローティング電源）として供給されて、フローティング回路部を構成する電流電圧変換部などの電気回路はこの作動用電圧で作動する。 In addition, a voltage (applied voltage) described later output from the main body circuit unit is applied to the guard electrode of the floating circuit unit. This applied voltage is a voltage that is controlled (feedback controlled) by the main circuit unit so that the voltage value matches the voltage value of the voltage of the electric circuit. In addition, the floating circuit section includes an operating voltage generated by the main body circuit section (for example, two voltages having the same absolute value but different polarities (operating power supply)) that are floating with the applied voltage as a reference voltage. An electric circuit such as a current-voltage converter that is supplied as a voltage (floating power supply) and constitutes the floating circuit operates with this operating voltage.
このフローティング回路部では、検出電極が電路の金属部分に対して対向して配置されて電路の金属部分と容量結合している状態において、電流電圧変換部が、電路の金属部分と検出電極との間に流れる電流（電路と検出電極との間の電位差に起因して流れる電流）の電流値に比例して電圧値が変化する電圧検出信号を生成すると共にこの電圧検出信号についての積分信号（電路と検出電極との間の電位差に比例して電圧値が変化する信号）を生成し、この積分信号を本体回路部に出力する。 In this floating circuit portion, in a state where the detection electrode is disposed opposite to the metal portion of the electric circuit and is capacitively coupled to the metal portion of the electric circuit, the current-voltage conversion unit is connected to the metal portion of the electric circuit and the detection electrode. A voltage detection signal whose voltage value changes in proportion to the current value of the current flowing between them (current flowing due to the potential difference between the electric circuit and the detection electrode) is generated, and an integrated signal (electric circuit) for this voltage detection signal And a signal whose voltage value changes in proportion to the potential difference between the detection electrode and the detection electrode), and outputs the integration signal to the main body circuit unit.
この場合、電流電圧変換部の入力段の回路（つまり、電流電圧変換回路の入力段の回路）は、演算増幅器を用いて構成されて、その反転入力端子が検出電極に接続され、その非反転入力端子がガード電極に接続されている。この構成により、このフローティング回路部では、検出電極はガード電極に印加される印加電圧（フローティング電圧についての基準電圧）と同じ電圧値に規定されている。よって、本体回路部に出力される積分信号は、電路の電圧と印加電圧との間の電位差に比例して電圧値が変化する信号となっている。 In this case, the circuit of the input stage of the current-voltage converter (that is, the circuit of the input stage of the current-voltage converter circuit) is configured using an operational amplifier, its inverting input terminal is connected to the detection electrode, and its non-inverting circuit The input terminal is connected to the guard electrode. With this configuration, in this floating circuit portion, the detection electrode is defined to have the same voltage value as the applied voltage (reference voltage for the floating voltage) applied to the guard electrode. Therefore, the integral signal output to the main body circuit unit is a signal whose voltage value changes in proportion to the potential difference between the voltage of the electric circuit and the applied voltage.
また、通常、このフローティング回路部については、電圧測定作業の作業性を高めるために、下記の特許文献２に開示された電圧測定用センサのように、電路を挟むことが可能なクリップ状に形成されたケーシング内に一般的に収容されて、全体として１つの電圧検出センサに構成される。また、検出電極は、ケーシング内における電路を挟む部位に配設される。なお、本体回路部については、フローティング回路部と共にこのケーシング内に収容する構成や、このケーシングとは別体の中継ボックス（ケーシング内のフローティング回路部とケーブルを介して接続される樹脂製の箱体）内に収容する構成を採用することが可能であるが、いずれの構成であってもフローティング回路部と共に１つの電圧検出センサを構成する。このクリップ状のケーシング内にフローティング回路部を収容する構成により、この電圧検出センサで電路を挟んだ後に電圧検出センサから手を離したとしても、電路と検出電極とが容量結合された状態が保持される。このため、空いた手で電圧測定作業における別の作業を行うことが可能となることから、作業性の向上を図ることが可能となっている。
In general, the floating circuit portion is formed in a clip shape that can sandwich an electric circuit like a voltage measurement sensor disclosed in
一方、本体回路部は、特許文献１に記載されているように、例えば、処理部、Ｄ／Ａ変換回路、昇圧回路、電圧検出回路（電圧計）、主電源回路およびＤＣ／ＤＣコンバータを備えている。この本体回路部では、処理部が、フローティング回路部から出力される積分信号に基づいて、この積分信号の元となっている上記の電位差（電路と検出電極（印加電圧）との間の電位差）を減少させるような電圧値を算出し、この算出した電圧値に対応する電圧データをＤ／Ａ変換回路に出力する。Ｄ／Ａ変換回路は、この電圧データで示される電圧値のアナログ信号を生成し、昇圧回路が、このアナログ信号を昇圧することで、印加電圧を生成する。
On the other hand, as described in
このような構成のフローティング回路部および本体回路部を備えた電圧検出センサでは、処理部が上記のような電圧値の電圧データを算出してＤ／Ａ変換回路に出力する動作を繰り返し実行することで、昇圧回路から出力される印加電圧は電路の電圧に一致させられる。電圧検出回路は、この印加電圧（電路の電圧に一致させられている電圧）を予め規定された比率で分圧することで、印加電圧に連動して変化する電圧測定用検出信号を生成して、電圧検出センサの外部（算出部）に出力する。また、特許文献１には記載されていないが、このフローティング回路部および本体回路部を有する電圧検出センサで、電路の既知の基準電圧値（基準の振幅）の電圧を検出したときに、この基準電圧値に対応した規定の電圧値（振幅）で電圧測定用検出信号が外部に出力されるように、電圧測定用検出信号の振幅を調整するための調整回路が本体回路部内に配設することが可能である。
In the voltage detection sensor including the floating circuit unit and the main body circuit unit configured as described above, the processing unit repeatedly executes the operation of calculating the voltage data of the voltage value as described above and outputting it to the D / A conversion circuit. Thus, the applied voltage output from the booster circuit is matched with the voltage of the electric circuit. The voltage detection circuit divides this applied voltage (the voltage matched with the voltage of the electric circuit) by a predetermined ratio to generate a voltage measurement detection signal that changes in conjunction with the applied voltage, Output to the outside (calculation unit) of the voltage detection sensor. Further, although not described in
ところが、上記した電圧検出センサには、以下のような改善すべき課題が存在している。すなわち、少なくとも２つのこの電圧検出センサを上記の測定装置本体に接続して測定装置として使用する際に、この電圧検出センサが正常に作動するか否かを予めチェックしたり、チェックの結果によっては出力される電圧測定用検出信号の振幅を調整する必要が生じる場合がある。この場合、従来では、例えば、既知の電圧値の基準電圧（交流電圧）が印加されている電線や棒状の電極などの試験用導体を別途用意し、電圧検出センサでこの試験用導体を挟んだ状態において測定装置本体の表示部に出力される測定結果をモニタすることで、電圧検出センサが正常に作動するか否か（電圧測定用検出信号が出力されるか否かや、その振幅が正しいか否か）をチェックしている。 However, the voltage detection sensor described above has the following problems to be improved. That is, when connecting at least two of these voltage detection sensors to the above-described measurement apparatus main body and using them as a measurement apparatus, whether or not the voltage detection sensors are normally operated is checked in advance. It may be necessary to adjust the amplitude of the output voltage measurement detection signal. In this case, conventionally, for example, a test conductor such as an electric wire or a bar-shaped electrode to which a reference voltage (AC voltage) of a known voltage value is applied is separately prepared, and the test conductor is sandwiched between voltage detection sensors. By monitoring the measurement result output to the display unit of the measuring device main body in the state, whether or not the voltage detection sensor operates normally (whether or not the voltage measurement detection signal is output and the amplitude is correct) Or not).
しかしながら、上記したように、電圧検出センサの動作チェックの際に試験用導体を別途用意する構成では、手間およびコストが掛かるという課題が存在している。 However, as described above, in the configuration in which a test conductor is separately prepared for the operation check of the voltage detection sensor, there is a problem that it takes time and cost.
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、動作チェックに際して掛かる手間およびコストを十分に低減し得る電圧検出センサ、およびこの電圧検出センサを備えた測定装置を提供することを主目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and mainly provides a voltage detection sensor capable of sufficiently reducing labor and cost required for operation check, and a measurement apparatus including the voltage detection sensor. Objective.
上記目的を達成すべく請求項１記載の電圧検出センサは、測定対象導体を挟持可能な一対の挟み部を有するケーシングと、前記一対の挟み部のうちの一方の挟み部内に配設されて前記測定対象導体と容量結合する検出電極と、前記一対の挟み部のうちの少なくとも前記一方の挟み部内に配設されて前記検出電極の前記測定対象導体以外の外部導体との容量結合を低減させるガード電極と、前記ケーシング内に配設されて、一方の入力端子が前記検出電極に接続され、かつ他方の入力端子が前記ガード電極に接続されて前記測定対象導体と当該検出電極との間に流れる電流を電圧信号に変換して出力する演算増幅器を有すると共に当該電圧信号に基づいて当該測定対象導体の測定対象電圧と当該ガード電極に印加されている印加電圧との間の電位差に応じて電圧値が変化する検出信号を出力する電圧検出部と、前記ケーシング内に配設されて、前記検出信号に基づいて前記印加電圧を生成して前記ガード電極に印加しつつ当該検出信号の前記電圧値が零に近づくように当該印加電圧の電圧値を制御する第１動作モードで動作する電圧生成部と、前記印加電圧を検出すると共に当該印加電圧の電圧値に比例した電圧値の電圧測定用検出信号を生成して外部に出力する電圧出力部とを備えている電圧検出センサであって、前記電圧生成部は、前記第１動作モード、および予め規定された基準振幅の交流電圧を前記印加電圧として生成する第２動作モードのうちから選択された一方の動作モードで動作可能に構成されている。
In order to achieve the above object, the voltage detection sensor according to
請求項２記載の電圧検出センサは、請求項１記載の電圧検出センサにおいて、前記電圧生成部は、駆動信号で駆動されて前記印加電圧を出力する昇圧回路と、前記第１動作モードのときには前記検出信号に基づいて前記駆動信号を生成し、かつ前記第２動作モードのときには前記印加電圧として前記基準振幅の前記交流電圧を生成するための前記駆動信号を生成する処理回路とを備え、前記電圧出力部は、前記印加電圧を検出すると共に予め規定された比率で分圧して分圧電圧として出力する分圧回路と、設定された増幅率で当該分圧電圧を増幅して前記電圧測定用検出信号として出力する増幅回路とを備え、前記処理回路は、前記第２動作モードのときに、前記分圧電圧の電圧値を検出すると共に当該検出した電圧値に基づいて前記印加電圧の振幅を測定しつつ、当該測定した振幅が前記基準振幅に一致するように前記駆動信号の振幅を調整する。
The voltage detection sensor according to
請求項３記載の電圧検出センサは、請求項１または２記載の電圧検出センサにおいて、前記電圧生成部は、前記検出信号に基づいて前記印加電圧を生成して前記ガード電極に印加しつつ当該検出信号の前記電圧値が零に近づくように当該印加電圧の電圧値を制御すると共に、前記電圧測定用検出信号の振幅を検出しつつ当該振幅が予め規定された基準出力振幅となるように前記電圧出力部を調整する第３動作モードで動作可能に構成されている。
The voltage detection sensor according to
請求項４記載の測定装置は、請求項１または２記載の電圧検出センサを一対備えている測定装置であって、前記一対の電圧検出センサが、各々の前記一対の挟み部で他方の電圧検出センサの一対の挟み部のうちの一方を挟持する状態に挟み合わされ、この状態において、前記一対の電圧検出センサのうちの一方の電圧検出センサの前記電圧生成部が前記第２動作モードで動作しているときに、前記一対の電圧検出センサのうちの他方の電圧検出センサの前記電圧生成部が前記第１動作モードで動作する。
Measurement apparatus according to
請求項５記載の測定装置は、請求項３記載の電圧検出センサを一対備えている測定装置であって、前記一対の電圧検出センサが、各々の前記一対の挟み部で他方の電圧検出センサの一対の挟み部のうちの一方を挟持する状態に挟み合わされ、この状態において、前記一対の電圧検出センサのうちの一方の電圧検出センサの前記電圧生成部が前記第２動作モードで動作しているときに、前記一対の電圧検出センサのうちの他方の電圧検出センサの前記電圧生成部が前記第３動作モードで動作する。
Measurement device according to
請求項１記載の電圧検出センサおよび請求項４記載の測定装置によれば、電圧検出センサから出力される電圧測定用検出信号に基づいて電圧検出センサの動作チェックが可能となるため、操作者は、信号発生装置などを別途用意することがないことから、動作チェックに掛かる手間およびコストを十分に低減することができる。
According to the voltage detection sensor according to
請求項２記載の電圧検出センサおよび請求項４記載の測定装置によれば、処理回路が第２動作モードのときに分圧電圧の電圧値を検出しこの電圧値に基づいて印加電圧の振幅を測定しつつ、この測定した振幅が基準振幅に一致するように昇圧回路への駆動信号の振幅を調整するため、昇圧回路から出力される印加電圧の振幅を基準振幅に正確に一致させることができ、これにより、電圧検出センサの動作チェックをより正確に実施することができる。
According to the voltage detection sensor of
請求項３記載の電圧検出センサおよび請求項５記載の測定装置によれば、電圧生成部が第１動作モードのときと同じ動作を実行しながら、電圧測定用検出信号の振幅を検出しつつこの振幅が基準出力振幅となるように電圧出力部を調整するため、電圧測定用検出信号についての振幅の調整の自動化が可能となる。
According to the voltage detection sensor according to
以下、電圧検出センサおよび測定装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of a voltage detection sensor and a measurement device will be described with reference to the accompanying drawings.
最初に、図１に示す測定装置としての測定装置１の構成について、図面を参照して説明する。
First, the configuration of the measuring
この測定装置１は、図１に示すように、電圧検出センサとしての電圧検出センサ２，３と、各電圧検出センサ２，３が接続された測定装置本体４とを備え、電圧検出センサ２，３でクリップ（挟持）した測定対象導体の一例としての２つの電路５，６間の電位差（線間電圧）Ｖｌｖを測定可能な電圧測定装置として構成されている。
As shown in FIG. 1, the measuring
各電圧検出センサ２，３は、図１，２に示すように、同一の構成を備えて、測定対象導体（電路５や電路６）と結合容量（容量Ｃａや容量Ｃｂ）を介して容量結合すると共に、測定対象導体の測定対象電圧（電路５の電圧Ｖ１ａや電路６の電圧Ｖ１ｂ。各電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂを区別しないときには、「電圧Ｖ１」ともいう）を検出して、この電圧Ｖ１の電圧値に比例した電圧値の後述の電圧測定用検出信号Ｓ６を後述の接続コネクタ１３を介して測定装置本体４に出力するという同じ機能を有している。このため、各電圧検出センサ２，３の構成について、一例として電圧検出センサ２を例に挙げて説明する。
As shown in FIGS. 1 and 2, each of the
電圧検出センサ２は、一例として、図１に示すように、クリップ部１１、中継ボックス１２および接続コネクタ１３を備え、接続コネクタ１３を測定装置本体４のパネル面などに配設されている後述の入力コネクタ５２に連結することで、測定装置本体４に接続可能に構成されている。このクリップ部１１および中継ボックス１２は、全体としてケーシングを構成し、一例として多芯ケーブル１４で接続されている。また、中継ボックス１２および接続コネクタ１３は一例として他の多芯ケーブル１５で接続されている。なお、中継ボックス１２内に配設された後述の各構成要素をクリップ部１１内に収容する構成を採用することもできる。この構成では、中継ボックス１２を省くことができ、接続コネクタ１３は、多芯ケーブルを介してクリップ部１１に接続される。
As shown in FIG. 1, the
クリップ部１１は、図１に示す模式図で表されるように、合成樹脂材などの電気的絶縁性を有する材料で形成された一対のクリップ片２１，３１を備え、クリップ片２１，３１間で測定対象導体をクリップ可能に構成されている。
As shown in the schematic diagram shown in FIG. 1, the
具体的には、一方のクリップ片２１は、一例として、一端部が挟み部２２に形成されると共に他端部が摘み部２３に形成され、他方のクリップ片３１は、一例として、一端部が挟み部３２に形成されると共に他端部が摘み部３３に形成されている。また、各クリップ片２１，３１は、互いの挟み部２２，３２同士が対向し、かつ互いの摘み部２３，３３同士が対向した状態で互いの中央部分に規定された回動軸Ａを中心として回動自在に連結されている。また、各クリップ片２１，３１内には、不図示の捩りバネが配設されて、挟み部２２，３２同士が接近する方向に、各クリップ片２１，３１を常時付勢している。この構成により、クリップ部１１は、クリップ片２１の挟み部２２とクリップ片３１の挟み部３２との間で測定対象導体（この例では電路５または電路６）をクリップすることが可能に構成されている。
Specifically, one
各クリップ片２１，３１のうちの一方のクリップ片（本例ではクリップ片２１）における挟み部（本例では挟み部２２）内には、ガード電極２６が配設されている。このガード電極２６は、一例として平板状の金属板で構成されて、不図示の配線を介してクリップ片３１内の後述するガード電極３６と電気的に接続されている。
A
また、各クリップ片２１，３１のうちの他方のクリップ片（本例ではクリップ片３１）における挟み部（本例では挟み部３２）内には、測定対象導体と容量結合する検出電極３４が配設されている。この検出電極３４は、一例として平板状の金属板で構成されると共に、測定対象導体との容量結合がより良好な状態で行われるように、挟み部３２における挟み部２２との対向面（測定対象導体との接触面。図１中の上面）の近傍に配設されている。
In addition, a
また、検出電極３４が配設されたこのクリップ片３１内には、不図示の基板に実装された複数の不図示の電子部品で構成される電圧検出部３５が配設されている。また、このクリップ片３１内には、検出電極３４および電圧検出部３５と、クリップ片３１におけるクリップ片２１との非対向面（図１中の下面）との間にガード電極３６が配設されている。ガード電極３６は、一例として平板状の金属板で構成されて、クリップ片３１を上記の非対向面側から見たときに、検出電極３４および電圧検出部３５全体を覆う広さに形成されている。
In addition, in the
なお、ガード電極３６は、本例のように、検出電極３４および電圧検出部３５の全体を覆う広さに形成されているのが好ましいが、少なくとも検出電極３４を覆うように形成されていればよく、電圧検出部３５を覆わない構成とすることもできる。また、電圧検出部３５を構成する電子部品が実装されている基板が多層基板であるときには、この電子部品に供給される後述の作動用電源（正電圧Ｖｆ＋および負電圧Ｖｆ−）についての基準電圧Ｇが印加される基板のグランド層をガード電極として使用してもよい。
The
電圧検出部３５は、一例として、図２に示すように、電流電圧変換回路３５ａ、積分回路３５ｂおよびアイソレータ（絶縁回路）３５ｃを備え、中継ボックス１２から多芯ケーブル１４を介して供給される正電圧Ｖｆ＋および負電圧Ｖｆ−（いずれも印加電圧Ｖ４を基準電圧Ｇとするフローティング電圧であって電圧検出部３５にとっての作動用電源（フローティング電源））で作動する。この電圧検出部３５の基準電圧Ｇとしての印加電圧Ｖ４は、クリップ片３１内のガード電極３６に印加され、さらに上記のようにこのガード電極３６と不図示の配線を介して電気的に接続されたクリップ片２１内のガード電極２６にも印加される。このクリップ部１１では、図２に示すように、各挟み部２２，３２間で測定対象導体（同図では電路５）を挟持している状態において、検出電極３４は、挟み部２２内のガード電極２６と挟み部３２内のガード電極３６との間で挟まれた状態となる。この構成により、検出電極３４がこの測定対象導体（電路５）以外の他の導体との間で容量結合するという事態の発生を大幅に低減することが可能になっている。
As an example, as shown in FIG. 2, the
なお、検出電極３４が配設されているクリップ片３１内のガード電極３６だけで、この検出電極３４と他の導体との間での容量結合の発生を十分に低減し得る場合には、クリップ片２１内へのガード電極２６の配設を省略することも可能である。
In the case where only the
電流電圧変換回路３５ａは、図２に示すように、一方の入力端子としての反転入力端子が検出電極３４に接続され、他方の入力端子としての非反転入力端子が基準電圧Ｇ（印加電圧Ｖ４でもある）に規定され（具体的には、直接または抵抗を介してガード電極３６に接続されることで基準電圧Ｇに規定され）、かつ反転入力端子と出力端子との間に帰還抵抗が接続された演算増幅器（オペアンプ）を有して構成されている。よって、検出電極３４は基準電圧Ｇと同電圧に規定される。この構成により、電流電圧変換回路３５ａは、図２に示すように、測定対象導体としての電路５の電圧（交流電圧）Ｖ１ａと検出電極３４の電圧（つまり、基準電圧Ｇ）との間の電位差Ｖｄｉに起因して、電路５と検出電極３４との間の結合容量Ｃａを介して電路５と検出電極３４との間に流れる電流Ｉ１ａを検出すると共に電圧信号Ｓ１に変換して出力する。
As shown in FIG. 2, in the current-
積分回路３５ｂは、この電圧信号Ｓ１を積分することにより、上記の電位差Ｖｄｉに応じて電圧値が変化する検出信号Ｓ２を出力する。アイソレータ３５ｃは、この検出信号Ｓ２を入力すると共に検出信号Ｓ２と電気的に絶縁された新たな検出信号Ｓ３（一例として、振幅が検出信号Ｓ２の振幅に比例し、かつ検出信号Ｓ２と同位相の電圧信号。つまり、検出信号Ｓ２と同じように電位差Ｖｄｉに応じて電圧値が変化する電圧信号）に変換し、この検出信号Ｓ３を多芯ケーブル１４を介して中継ボックス１２に出力する。
The integrating
以上の構成により、電圧検出センサ２のクリップ部１１は、その検出電極３４を測定対象導体としての電路５の金属部分（例えば、電路５が被覆電線で構成されているときにはその芯線）と電気的に接触させることなく非接触の状態（つまり、金属非接触の状態）で、上記の電路５の電圧Ｖ１ａを検出して、検出信号Ｓ３を中継ボックス１２に出力可能となっている。
With the above configuration, the
中継ボックス１２は、図２に示すように、一例として、電圧生成部４１、電圧出力部４２およびＤＣ／ＤＣコンバータ（以下、単に「コンバータ」ともいう）４３を備え、これらの各構成要素が合成樹脂材などの電気的絶縁性を有する材料で形成されたボックス本体４４（図１，２参照）内に収容されて構成されている。この中継ボックス１２内に配設された電圧生成部４１などの各構成要素は、測定装置本体４から多芯ケーブル１５を介して供給される正電圧Ｖｃ＋および負電圧Ｖｃ−（いずれも基準電圧Ｇ１を基準とする電圧）で作動する。この基準電圧Ｇ１は、測定装置本体４内の基準電圧であり、測定装置本体４が接地されているときには大地の電圧（グランド電圧）に規定される。
As shown in FIG. 2, the
具体的には、電圧生成部４１は、処理回路４１ａ、スイッチ回路４１ｂ、第１増幅回路４１ｃ、第２増幅回路４１ｄおよび昇圧回路４１ｅを備え、クリップ部１１から出力される検出信号Ｓ３に基づいて印加電圧Ｖ４を生成して、この生成した印加電圧Ｖ４をクリップ部１１に出力する。
Specifically, the
処理回路４１ａは、昇圧回路４１ｅの駆動に使用される駆動信号Ｓｄ１を必要に応じてその振幅（電圧値）を変更して生成してスイッチ回路４１ｂに出力する信号生成処理、スイッチ回路４１ｂを切り替える切替処理、第１増幅回路４１ｃや第２増幅回路４１ｄや電圧出力部４２の後述する第３増幅回路４２ｂの各ゲインを設定（または調整）するゲイン設定処理、および電圧出力部４２から出力される分圧電圧Ｖ５の電圧値に基づく印加電圧Ｖ４の電圧値の測定や電圧出力部４２から出力される電圧測定用検出信号Ｓ６の電圧値の測定を行う電圧測定処理を実行する。
The
スイッチ回路４１ｂは、処理回路４１ａから出力された駆動信号Ｓｄ１を、処理回路４１ａによって実行された切替処理の内容に応じて、第１増幅回路４１ｃおよび第２増幅回路４１ｄのうちの一方に選択的に出力する。第１増幅回路４１ｃは、入力している駆動信号Ｓｄ１を予め規定されたゲインαで増幅して駆動信号Ｓｄ２として昇圧回路４１ｅに出力する。また、第２増幅回路４１ｄは、入力している駆動信号Ｓｄ１を処理回路４１ａによって設定されたゲインβで増幅して駆動信号Ｓｄ２として昇圧回路４１ｅに出力する。昇圧回路４１ｅは、入力している駆動信号Ｓｄ２を昇圧（予め規定された一定の昇圧率で昇圧）して印加電圧Ｖ４として出力する。
The
また、本例の電圧生成部４１では、処理回路４１ａは、以下の３つの動作モード（第１動作モード、第２動作モードおよび第３動作モード）で動作可能に構成されている。また、処理回路４１ａの動作モードは、処理回路４１ａに入力されるモード切替信号Ｓｍで切り替え可能に構成されている。なお、このモード切替信号Ｓｍについては、モード切替信号Ｓｍを出力するモード切替用のスイッチを中継ボックス１２に配設して、このスイッチから処理回路４１ａに出力させる構成や、このモード切替用のスイッチをクリップ部１１に配設して、このスイッチから多芯ケーブル１４を介して処理回路４１ａに出力させる構成や、このモード切替用のスイッチを測定装置本体４に配設して、このスイッチから多芯ケーブル１５を介して処理回路４１ａに出力させる構成のいずれかを採用することができる。
Further, in the
まず、第１動作モードは、電路５の電圧Ｖ１ａを検出させる計測動作を電圧検出センサ２に実行させるための動作モードである。この第１動作モードでは、処理回路４１ａは、切替処理を実行して、駆動信号Ｓｄ１が第１増幅回路４１ｃに出力されるようにスイッチ回路４１ｂを切り替える。また、処理回路４１ａは、ゲイン設定処理を実行して、第１増幅回路４１ｃのゲインαを予め規定された値に設定する。これにより、電圧検出センサ２は、第１増幅回路４１ｃが、駆動信号Ｓｄ１の電圧値をα倍して駆動信号Ｓｄ２に変換し、昇圧回路４１ｅがこの駆動信号Ｓｄ２を昇圧して印加電圧Ｖ４として出力する状態に移行する。
First, the first operation mode is an operation mode for causing the
この状態において、処理回路４１ａは、クリップ部１１から出力される検出信号Ｓ３の電圧値を検出すると共にこの検出した電圧値に基づいて駆動信号Ｓｄ１を生成しつつ、検出信号Ｓ３の電圧値が零に近づくように駆動信号Ｓｄ１の電圧値を制御する。したがって、この第１動作モードでは、電圧生成部４１は、検出信号Ｓ３の電圧値が零に近づくように印加電圧Ｖ４の電圧値を制御する動作、つまり、印加電圧Ｖ４の電圧値を測定対象導体の電圧（この例では、電路５の電圧Ｖ１ａ）に一致させる動作を実行する。なお、第１増幅回路４１ｃが、初期状態において、そのゲインαが上記の予め規定された値に設定されているときには、この第１動作モードにおいて、処理回路４１ａによる上記のゲイン設定処理の実行を省略することができる。
In this state, the
また、第２動作モードは、予め規定された一定の振幅（基準振幅）の交流電圧として印加電圧Ｖ４を出力させる調整波形出力動作を電圧検出センサ２に実行させるための動作モードである。この第２動作モードでは、処理回路４１ａは、切替処理を実行して、駆動信号Ｓｄ１が第２増幅回路４１ｄに出力されるようにスイッチ回路４１ｂを切り替える。また、処理回路４１ａは、ゲイン設定処理を実行して、第２増幅回路４１ｄのゲインβを予め規定された初期値に設定する。また、処理回路４１ａは、信号生成処理を実行して、予め規定された振幅で駆動信号Ｓｄ１（交流信号）を生成する。これにより、電圧検出センサ２は、第２増幅回路４１ｄが駆動信号Ｓｄ１の振幅をβ倍して駆動信号Ｓｄ２に変換し、昇圧回路４１ｅがこの駆動信号Ｓｄ２を昇圧して印加電圧Ｖ４として出力する状態に移行する。この状態において、処理回路４１ａは、電圧測定処理を実行して電圧出力部４２（具体的には、電圧出力部４２の後述する分圧回路４２ａ）から出力される分圧電圧Ｖ５の電圧値（振幅）を測定すると共にこの測定した分圧電圧Ｖ５の電圧値に基づいて印加電圧Ｖ４の振幅を測定しつつ、ゲイン設定処理を実行して第２増幅回路４１ｄのゲインβを設定（調整）することにより、昇圧回路４１ｅから出力されている印加電圧Ｖ４の振幅を予め規定された基準振幅に設定（調整）する。
The second operation mode is an operation mode for causing the
また、第３動作モードは、電圧検出センサ２が上記の基準振幅の交流電圧を発生させている導体のこの交流電圧を検出しているときに、電圧検出センサ２から予め規定された基準出力振幅で電圧測定用検出信号Ｓ６が出力されるように電圧出力部４２でのこの電圧測定用検出信号Ｓ６についてのゲインを設定させるゲイン設定動作を電圧検出センサ２に実行させるための動作モードである。
In the third operation mode, when the
この第３動作モードでは、処理回路４１ａは、切替処理を実行して、駆動信号Ｓｄ１が第１増幅回路４１ｃに出力されるようにスイッチ回路４１ｂを切り替える。また、処理回路４１ａは、ゲイン設定処理を実行して、第１増幅回路４１ｃのゲインαを予め規定された値に設定する。これにより、電圧検出センサ２は、第１増幅回路４１ｃが、駆動信号Ｓｄ１の電圧値をα倍して駆動信号Ｓｄ２に変換し、昇圧回路４１ｅがこの駆動信号Ｓｄ２を昇圧して印加電圧Ｖ４として出力する状態に移行する。
In the third operation mode, the
この状態において、処理回路４１ａは、クリップ部１１から出力される検出信号Ｓ３の電圧値を検出すると共にこの検出した電圧値に基づいて駆動信号Ｓｄ１を生成しつつ、検出信号Ｓ３の電圧値が零に近づくように駆動信号Ｓｄ１の電圧値を制御する。したがって、この第３動作モードでは、電圧生成部４１は、第１動作モードのときと同じように、検出信号Ｓ３の電圧値が零に近づくように印加電圧Ｖ４の電圧値を制御する動作、つまり、印加電圧Ｖ４の電圧値を測定対象導体の電圧（この例では、電路５の電圧Ｖ１ａ）に一致させる動作を実行する。
In this state, the
さらに、処理回路４１ａは、上記した第１動作モードのときの動作に加えて、電圧測定処理を実行して、電圧出力部４２（具体的には、電圧出力部４２の後述する第３増幅回路４２ｂ）から出力される電圧測定用検出信号Ｓ６の電圧値（振幅）を測定しつつ、ゲイン設定処理を実行して、この測定している電圧測定用検出信号Ｓ６の振幅が予め規定された基準出力振幅になるように第３増幅回路４２ｂの後述するゲインγを設定（調整）する。
Further, the
電圧出力部４２は、一例として、図２に示すように、分圧回路４２ａおよび第３増幅回路４２ｂを備え、印加電圧Ｖ４を検出すると共にこの印加電圧Ｖ４の電圧値に比例した電圧値の電圧測定用検出信号Ｓ６を生成して外部（本例では、多芯ケーブル１５および接続コネクタ１３を介して測定装置本体４）に出力する。
As an example, as shown in FIG. 2, the
分圧回路４２ａは、例えば複数の抵抗が直列接続されて構成されると共に、その一端に印加電圧Ｖ４が印加され、かつその他端が基準電圧Ｇ１に規定されて、印加電圧Ｖ４を予め規定された比率で分圧することにより、分圧電圧Ｖ５を出力する。第３増幅回路４２ｂは、入力している分圧電圧Ｖ５を処理回路４１ａによって設定されたゲインγで増幅して電圧測定用検出信号Ｓ６として多芯ケーブル１５に出力する。
The
コンバータ４３は、一例として互いに電気的に絶縁された一次巻線および二次巻線を有する絶縁型のトランスと、正電圧Ｖｃ＋および負電圧Ｖｃ−に基づいて作動してこのトランスの一次巻線を駆動する駆動回路と、トランスの二次巻線に誘起される交流電圧を整流平滑する直流変換部（いずれも図示せず）とを備えて、一次側の基準電圧Ｇ１や正電圧Ｖｃ＋および負電圧Ｖｃ−から電気的に絶縁された二次側から、印加電圧Ｖ４を基準とするフローティング電圧としての正電圧Ｖｆ＋および負電圧Ｖｆ−を出力する絶縁型電源として構成されている。なお、正電圧Ｖｆ＋および負電圧Ｖｆ−は、絶対値がほぼ同一で、極性が互いに異なる直流電圧であり、多芯ケーブル１４を介してクリップ部１１に供給される。
For example, the
測定装置本体４は、一例として、図１に示すように、ケーシング５１、ケーシング５１の不図示のパネル面に配設された複数の入力コネクタ（本例では一例として、２つの入力コネクタ５２ａ，５２ｂ。以下、特に区別しないときには、入力コネクタ５２ともいう）、ケーシング５１内に配設された電源部５３および処理部５４、並びにケーシング５１のパネル面に配設された表示部（例えば、液晶ディスプレイ装置など）５５を備えている。
As shown in FIG. 1, the measuring apparatus
各入力コネクタ５２は、複数のコンタクトを備え、そのうちの一部のコンタクトがグランド用コンタクトとして、測定装置本体４内の基準電圧Ｇ１に接続され、そのうちの他の一部が正電源用コンタクトとして、電源部５３から出力される後述の正電圧Ｖｃ＋および負電圧Ｖｃ−のうちの正電圧Ｖｃ＋が印加され、そのうちの他の一部が負電源用コンタクトとして負電圧Ｖｃ−が印加され、そのうちの他の一部が検出電圧用コンタクトとして、電圧測定用検出信号Ｓ６が入力される。
Each
電源部５３は、例えばバッテリおよびコンバータなどで構成されて、測定装置本体４内の各構成要素のための作動用電圧（本例では一例として、測定装置本体４内の基準電圧Ｇ１を基準として、絶対値がほぼ同一で、極性が互いに異なる直流電圧である正電圧Ｖｃ＋および負電圧Ｖｃ−の作動用電源。なお、各構成要素の仕様によっては、正電圧Ｖｃ＋だけの場合もある）を生成する。また、この作動用電圧（本例では正電圧Ｖｃ＋および負電圧Ｖｃ−）と基準電圧Ｇ１は、上記のように各入力コネクタ５２における規定のコンタクトに印加される。
The
処理部５４は、一例として、Ａ／Ｄ変換器およびコンピュータを備えて構成されて、各入力コネクタ５２から入力される電圧測定用検出信号Ｓ６をその瞬時値を示すデジタルデータに変換し、このデジタルデータに基づいて、各入力コネクタ５２に接続されている電圧検出センサ２，３でクリップしている各電路５，６の電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂを測定する測定処理を実行する。また、処理部５４は、この測定処理において、この測定した両電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂに基づいて電路５，６間の電位差（線間電圧）Ｖｌｖを測定して、この電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂおよび電位差Ｖｌｖのうちの少なくとも電位差Ｖｌｖを表示部５５に出力する。
For example, the
次いで、測定装置１の動作について、各電圧検出センサ２，３の動作と共に説明する。最初に、２つの電路５，６間の電位差Ｖｌｖ（以下、線間電圧Ｖｌｖともいう）を測定するときの動作について説明する。
Next, the operation of the measuring
まず、図１に示すように、測定装置本体４の各入力コネクタ５２に電圧検出センサ２，３の各接続コネクタ１３を接続する。この測定装置本体４への接続により、電圧検出センサ２，３には、測定装置本体４から多芯ケーブル１５を介して基準電圧Ｇ１を基準とする作動用電圧（正電圧Ｖｃ＋および負電圧Ｖｃ−）が供給され、電圧検出センサ２，３の各中継ボックス１２内の電圧生成部４１、電圧出力部４２およびコンバータ４３が動作を開始する。また、このようにして動作を開始したコンバータ４３が出力する正電圧Ｖｆ＋および負電圧Ｖｆ−（いずれも印加電圧Ｖ４を基準電圧Ｇとするフローティング電源）が、多芯ケーブル１４を介して電圧検出センサ２，３の各クリップ部１１に供給されて、各クリップ部１１内の電圧検出部３５が動作を開始する。
First, as shown in FIG. 1, the
この状態において、電圧検出センサ２のクリップ部１１で電路５をクリップし、電圧検出センサ３のクリップ部１１で電路６をクリップする。これにより、電圧検出センサ２では、クリップ部１１内の検出電極３４が電路５と容量結合して、クリップ部１１内の電圧検出部３５が、電路５の電圧Ｖ１ａと検出電極３４の電圧（つまり、基準電圧Ｇ）との間の電位差Ｖｄｉに応じて電圧値が変化する検出信号Ｓ３を生成して中継ボックス１２に出力する。また、電圧検出センサ３でも、クリップ部１１内の検出電極３４が電路６と容量結合して、クリップ部１１内の電圧検出部３５が、電路６の電圧Ｖ１ｂと検出電極３４の電圧（つまり、基準電圧Ｇ）との間の電位差Ｖｄｉに応じて電圧値が変化する検出信号Ｓ３を生成して中継ボックス１２に出力する。
In this state, the
ここで、操作者が、モード切替用のスイッチを操作して、電圧検出センサ２，３の各中継ボックス１２内の電圧生成部４１（具体的には、その内部の処理回路４１ａ）に対して第１動作モードで動作するためのモード切替信号Ｓｍを入力させる。この際には、各電圧検出センサ２，３は、それぞれがクリップしている電路５，６の電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂを検出する計測動作を開始する。
Here, the operator operates the switch for mode switching to the voltage generation unit 41 (specifically, the
具体的には、電圧検出センサ２では、処理回路４１ａが上記した第１動作モードでの動作を実行し、スイッチ回路４１ｂを切り替えて駆動信号Ｓｄ１を第１増幅回路４１ｃに出力して駆動信号Ｓｄ２に増幅させ、かつこの駆動信号Ｓｄ２に基づいて昇圧回路４１ｅに印加電圧Ｖ４を出力させつつ、検出信号Ｓ３の電圧値（電路５の電圧Ｖ１ａと検出電極３４の電圧（基準電圧Ｇ）との間の電位差Ｖｄｉに応じて変化する電圧値）が零に近づくように駆動信号Ｓｄ１の電圧値を制御することで印加電圧Ｖ４の電圧値を制御する。これにより、印加電圧Ｖ４の電圧値が電路５の電圧Ｖ１ａと一致させられる。また、電圧検出センサ２では、中継ボックス１２内の電圧出力部４２が、この印加電圧Ｖ４を検出すると共にこの印加電圧Ｖ４の電圧値に比例した電圧値の電圧測定用検出信号Ｓ６を生成して、多芯ケーブル１５および接続コネクタ１３を介して測定装置本体４に出力する。
Specifically, in the
また、電圧検出センサ３でも、処理回路４１ａが上記した第１動作モードでの動作を実行し、これにより、電圧生成部４１は、検出信号Ｓ３の電圧値（電路６の電圧Ｖ１ｂと検出電極３４の電圧（基準電圧Ｇ）との間の電位差Ｖｄｉに応じて変化する電圧値）が零に近づくように印加電圧Ｖ４の電圧値を制御する。これにより、印加電圧Ｖ４の電圧値が電路６の電圧Ｖ１ｂと一致させられる。電圧検出センサ３では、中継ボックス１２内の電圧出力部４２が、この印加電圧Ｖ４を検出すると共にこの印加電圧Ｖ４の電圧値に比例した電圧値の電圧測定用検出信号Ｓ６を生成して、多芯ケーブル１５および接続コネクタ１３を介して測定装置本体４に出力する。
In the
測定装置本体４では、処理部５４が測定処理を実行して、電圧検出センサ２からの電圧測定用検出信号Ｓ６に基づいて基準電圧Ｇ１を基準とした電路５の電圧Ｖ１ａを測定し、また電圧検出センサ３からの電圧測定用検出信号Ｓ６に基づいて基準電圧Ｇ１を基準とした電路６の電圧Ｖ１ｂを測定する。また、処理部５４は、この測定した電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂに基づいて電路５，６間の電位差（線間電圧）Ｖｌｖを測定すると共に表示部５５に出力して表示させる。これにより、電路５，６間の電位差（線間電圧）Ｖｌｖの測定が完了する。なお、本例では、基準電圧Ｇ１は大地の電圧（グランド電圧）に規定されることから、この測定処理において測定された電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂは、大地の電圧を基準とした各電路５，６の電圧を表している。このため、測定した電位差（線間電圧）Ｖｌｖと共に、電路５，６の各電圧としてこの電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂを表示部５５に出力して表示させてもよい。一方、基準電圧Ｇ１が大地の電圧に対してフローティング状態のときには、処理部５４は、電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂから算出される電路５，６間の電位差（線間電圧）Ｖｌｖのみを表示させる。
In the measurement apparatus
次いで、各電圧検出センサ２，３の動作チェックを兼ねて、各電圧検出センサ２，３から出力される電圧測定用検出信号Ｓ６の電圧値（振幅）を調整（設定）する場合の動作について説明する。
Next, an operation for adjusting (setting) the voltage value (amplitude) of the voltage measurement detection signal S6 output from each
この場合、まず、図３に示すように、電圧検出センサ２，３の各クリップ部１１同士を挟み合わせる。具体的には、電圧検出センサ２のクリップ部１１を構成する一対の挟み部２２，３２で、電圧検出センサ３のクリップ部１１を構成する一対の挟み部２２，３２のうちの一方（同図では一例として、挟み部２２）を挟持させることで、各クリップ部１１同士を挟み合わせる。なお、この状態は、電圧検出センサ３のクリップ部１１を構成する一対の挟み部２２，３２で、電圧検出センサ２のクリップ部１１を構成する一対の挟み部２２，３２のうちの一方（同図では一例として、挟み部３２）を挟持した状態でもある。この挟み合わせ状態では、電圧検出センサ２の検出電極３４が電圧検出センサ３のガード電極２６と容量結合し、電圧検出センサ３の検出電極３４が電圧検出センサ２のガード電極３６と容量結合している状態となっている。
In this case, first, as shown in FIG. 3, the
ここで、操作者が、モード切替用のスイッチを操作して、電圧検出センサ２の電圧生成部４１（具体的には、その内部の処理回路４１ａ）に対して第２動作モードで動作するためのモード切替信号Ｓｍを入力させ、電圧検出センサ３の電圧生成部４１（具体的には、その内部の処理回路４１ａ）に対して第３動作モードで動作するためのモード切替信号Ｓｍを入力させる。これにより、電圧検出センサ２は、印加電圧Ｖ４を基準振幅の交流電圧として出力する調整波形出力動作を開始し、電圧検出センサ３は、電圧出力部４２から出力される電圧測定用検出信号Ｓ６についてのゲインを設定するゲイン設定動作を開始する。
Here, the operator operates the switch for mode switching and operates in the second operation mode with respect to the voltage generation unit 41 (specifically, the
具体的には、電圧検出センサ２では、処理回路４１ａが上記した第２動作モードでの動作を実行して、スイッチ回路４１ｂを切り替えて駆動信号Ｓｄ１を第２増幅回路４１ｄに出力して駆動信号Ｓｄ２に増幅させ、かつこの駆動信号Ｓｄ２に基づいて昇圧回路４１ｅに印加電圧Ｖ４を出力させる。また、処理回路４１ａは、分圧電圧Ｖ５の電圧値に基づいて印加電圧Ｖ４の振幅を測定しつつ、この印加電圧Ｖ４の振幅が基準振幅になるように、第２増幅回路４１ｄのゲインβを設定（調整）する。これにより、電圧検出センサ２では、この印加電圧Ｖ４が印加されるクリップ部１１内の基準電圧Ｇ、つまり各ガード電極２６，３６の電圧もまた、振幅が基準振幅と同一の交流電圧となる。
Specifically, in the
また、電圧検出センサ２が正常に調整波形出力動作を実行しているときには、この規定振幅の印加電圧Ｖ４に対応する振幅で電圧測定用検出信号Ｓ６が測定装置本体４に出力される。したがって、測定装置本体４の処理部５４は、この電圧測定用検出信号Ｓ６についての電気的パラメータ（例えば、振幅、平均値および実効値のうちの少なくとも１つ）を測定して、測定する電気的パラメータに対応して予め記憶されている閾値と比較することで、電圧検出センサ２が正常に動作しているか否かの動作チェックを行う。
Further, when the
一般的に、電圧検出センサ２が正常に動作しているときに測定される電気的パラメータに対して、動作に異常があるときに測定される電気的パラメータは低くなる。このため、正常に動作しているときに測定される電気的パラメータの最小値を閾値としておくことにより、処理部５４は、測定した電気的パラメータと閾値とに基づいて、電圧検出センサ２が正常に動作しているか否かの動作チェックが可能となる。
Generally, the electrical parameter measured when the operation is abnormal is lower than the electrical parameter measured when the
処理部５４は、このようにして行った電圧検出センサ２に対する動作チェックの結果を表示部５５に出力する。これにより、操作者は、表示部５５に表示されるチェック結果に基づいて、電圧検出センサ２が正常であるか異常であるかを確認することが可能になっている。
The
一方、電圧検出センサ３では、クリップ部１１内の電圧生成部４１が、検出電極３４と容量結合している電圧検出センサ２側のガード電極２６の電圧（上記したように振幅が基準振幅と同一に調整された交流電圧）と、検出電極３４の電圧（基準電圧Ｇ）との間の電位差Ｖｄｉに応じて変化する検出信号Ｓ３を出力する。また、中継ボックス１２内の処理回路４１ａが上記した第３動作モードでの動作を実行することで、電圧生成部４１は、検出信号Ｓ３の電圧値が零に近づくように印加電圧Ｖ４の電圧値を制御する。これにより、電圧検出センサ３では、印加電圧Ｖ４の電圧値が、電圧検出センサ２側のガード電極２６の電圧（上記したように振幅が基準振幅と同一に調整された交流電圧）の電圧値と一致させられる。
On the other hand, in the
また、電圧検出センサ３では、処理回路４１ａが、第３動作モードでの他の動作を実行して、スイッチ回路４１ｂを切り替えて駆動信号Ｓｄ１を第１増幅回路４１ｃに出力して駆動信号Ｓｄ２に増幅させ、かつこの駆動信号Ｓｄ２に基づいて昇圧回路４１ｅに印加電圧Ｖ４を出力させる。また、処理回路４１ａは、電圧出力部４２から出力される電圧測定用検出信号Ｓ６の電圧値（振幅）を測定しつつ、この測定している電圧測定用検出信号Ｓ６の振幅が予め規定された基準出力振幅になるように第３増幅回路４２ｂのゲインγを設定（調整）する。このようにして、電圧検出センサ３では、基準振幅の交流電圧を測定しているときに外部に出力される電圧測定用検出信号Ｓ６の振幅が基準出力振幅となるように、第３増幅回路４２ｂのゲインγが自動的に調整される。
In the
また、電圧検出センサ３が正常にゲイン設定動作を実行しているときには、この基準出力振幅で電圧測定用検出信号Ｓ６が測定装置本体４に出力される。したがって、測定装置本体４の処理部５４は、この電圧測定用検出信号Ｓ６についての電気的パラメータ（例えば、振幅、平均値および実効値のうちの少なくとも１つ）を測定して、測定する電気的パラメータに対応して予め記憶されている閾値と比較することで、電圧検出センサ３が正常に動作しているか否かの動作チェックを行う。
Further, when the
上記した電圧検出センサ２と同様にして、電圧検出センサ３が正常に動作しているときに測定される電気的パラメータに対して、動作に異常があるときに測定される電気的パラメータは低くなる。このため、正常に動作しているときに測定される電気的パラメータの最小値を閾値としておくことにより、処理部５４は、測定した電気的パラメータと閾値とに基づいて、電圧検出センサ３が正常に動作しているか否かの動作チェックが可能となる。
Similarly to the
処理部５４は、このようにして行った電圧検出センサ３に対する動作チェックの結果を表示部５５に出力する。これにより、操作者は、表示部５５に表示されるチェック結果に基づいて、電圧検出センサ３が正常であるか異常であるかを確認することが可能になっている。
The
以上により、電圧検出センサ２の電圧生成部４１（つまり、処理回路４１ａ）を第２動作モードで動作させ、かつ電圧検出センサ３の電圧生成部４１（つまり、処理回路４１ａ）を第３動作モードで動作させることで、電圧検出センサ３の電圧出力部４２での電圧測定用検出信号Ｓ６についてのゲインの設定（ゲインγについての自動調整）が完了する。
As described above, the voltage generation unit 41 (that is, the
引き続き、操作者が、モード切替用のスイッチを操作して、電圧検出センサ２の電圧生成部４１（具体的には、その内部の処理回路４１ａ）に対して第３動作モードで動作するためのモード切替信号Ｓｍを入力させ、電圧検出センサ３の電圧生成部４１（具体的には、その内部の処理回路４１ａ）に対して第２動作モードで動作するためのモード切替信号Ｓｍを入力させる。これにより、電圧検出センサ２の各構成要素が、上記した電圧検出センサ３の各構成要素と同じように動作し、かつ電圧検出センサ３の各構成要素が、上記した電圧検出センサ２の各構成要素と同じように動作することで、電圧検出センサ２の電圧出力部４２での電圧測定用検出信号Ｓ６についてのゲインの設定（ゲインγについての自動調整）が完了する。
Subsequently, the operator operates the mode switching switch to operate the voltage generation unit 41 (specifically, the
この電圧検出センサ２側の電圧測定用検出信号Ｓ６についてのゲインの設定動作中においても、測定装置本体４では、処理部５４が各電圧検出センサ２，３に対する動作チェックの結果を表示部５５に出力する。このため、操作者は、表示部５５に表示されるチェック結果に基づいて、電圧検出センサ２，３が正常であるか異常であるかを確認することが可能になっている。
Even during the gain setting operation for the voltage measurement detection signal S6 on the
このように、この電圧検出センサ２，３では、電圧生成部４１は、測定対象導体（上記の例では電路５，６）の電圧（上記の例では電圧Ｖ１）を検出する計測動作を電圧検出センサ２，３に実行させる第１動作モードに加えて、予め規定された一定の振幅（基準振幅）の交流電圧を印加電圧Ｖ４として出力させる調整波形出力動作を各電圧検出センサ２，３に実行させるための第２動作モードで動作可能に構成されている。
As described above, in the
また、この電圧検出センサ２，３では、電圧生成部４１は、検出信号Ｓ３に基づいて印加電圧Ｖ４を生成してガード電極３６に印加しつつ検出信号Ｓ３の電圧値が零に近づくように駆動信号Ｓｄ１の電圧値を制御することで印加電圧Ｖ４の電圧値を制御するという第１動作モードのときと同じ動作を実行しながら、電圧測定用検出信号Ｓ６の振幅を検出しつつこの振幅が基準出力振幅となるように電圧出力部４２を調整する（本例では分圧電圧Ｖ５を電圧測定用検出信号Ｓ６に増幅する第３増幅回路４２ｂのゲインγを調整する）というゲイン設定動作を各電圧検出センサ２，３に実行させるための第３動作モードで動作可能に構成されている。
Further, in the
したがって、この電圧検出センサ２，３によれば（具体的には、電圧検出センサ２，３が接続された測定装置本体４、つまり測定装置１によれば）、電圧検出センサ２，３のクリップ部１１同士を挟み合わせた状態で、電圧検出センサ２，３のうちの一方を第２動作モードで動作させ、かつ他方を第３動作モードで動作させることにより、他方の電圧検出センサは、一方の電圧検出センサのガード電極２６，３６に印加される印加電圧Ｖ４（基準振幅の交流電圧）を動作チェック用の電圧信号として使用して、自身の電圧測定用検出信号Ｓ６についての振幅の調整（具体的には、ゲインγについての調整）を自動的に実行することができる。つまり、電圧検出センサ２，３から出力される電圧測定用検出信号Ｓ６についての自動調整を可能にすることができる。
Therefore, according to the
また、この際に、電圧検出センサ２，３が接続された測定装置本体４には、電圧検出センサ２，３から出力される電圧測定用検出信号Ｓ６に基づいて測定装置本体４内の処理部５４が実行した電圧検出センサ２，３についての動作チェック結果が表示されるため、操作者は、信号発生装置などを別途用意することなく、電圧検出センサ２，３および測定装置本体４だけで、電圧検出センサ２，３が正常に動作しているか否かをこのチェック結果に基づいてチェックすることができる。したがって、この電圧検出センサ２，３およびこの電圧検出センサ２，３を備えた測定装置１によれば、電圧検出センサ２，３の動作チェックに際して、信号発生装置などを別途用意する必要が無いことから、動作チェックに掛かる手間およびコストを十分に低減することができる。
At this time, the
また、この電圧検出センサ２，３では、電圧生成部４１は、駆動信号Ｓｄ１（具体的には駆動信号Ｓｄ１が増幅されてなる駆動信号Ｓｄ２）で駆動されて印加電圧Ｖ４を出力する昇圧回路４１ｅと、第１動作モードのときには検出信号Ｓ３に基づいて駆動信号Ｓｄ１を生成し、かつ第２動作モードのときには印加電圧Ｖ４として基準振幅の交流電圧を生成するための駆動信号Ｓｄ１を生成する処理回路４１ａとを備え、電圧出力部４２は、印加電圧Ｖ４を検出して分圧電圧Ｖ５として出力する分圧回路４２ａと、分圧電圧Ｖ５を増幅して電圧測定用検出信号Ｓ６として出力する第３増幅回路４２ｂとを備え、処理回路４１ａは、第２動作モードのときに、分圧電圧Ｖ５の電圧値を検出しこの電圧値に基づいて印加電圧Ｖ４の振幅を測定しつつ、この測定した振幅が基準振幅に一致するように駆動信号Ｓｄ２の振幅を調整する（本例では第２増幅回路４１ｄのゲインβを調整して駆動信号Ｓｄ２の振幅を調整する）ことが可能になっている。
In the
したがって、この電圧検出センサ２，３によれば（具体的には、電圧検出センサ２，３が接続された測定装置本体４、つまり測定装置１によれば）、第２動作モードのときに、昇圧回路４１ｅから出力される印加電圧Ｖ４の振幅を基準振幅に正確に一致させることができるため、電圧検出センサ２，３の動作チェックをより正確に実施することができる。
Therefore, according to the
なお、上記の例では、電圧検出センサ２，３の動作チェックだけでなく、電圧検出センサ２，３から出力される電圧測定用検出信号Ｓ６についてのゲインの設定（ゲインγについての自動調整）を実行し得るように、第３動作モードでの動作が可能に構成されているが、単に電圧検出センサ２，３の動作チェックだけでよい場合には、第３動作モードでの電圧出力部４２に対するゲインの設定（ゲインγについての自動調整）は不要である。また、第３動作モードでの動作から、この電圧出力部４２に対するゲインの設定の動作を省いたときには、上記したように、第１動作モードでの動作と同じ動作となる。
In the above example, not only the operation check of the
したがって、電圧検出センサ２，３の電圧生成部４１（具体的には、その内部の処理回路４１ａ）は上記の第１動作モードおよび第２動作モードで動作し得る構成とし、電圧検出センサ２，３のクリップ部１１同士を挟み合わせた状態で、電圧検出センサ２，３のうちの一方を第２動作モードで動作させ、かつ他方を第１動作モードで動作させることにより、他方の電圧検出センサの動作チェックだけを行い得る構成とすることもできる。この構成においても、信号発生装置などを別途用意する必要が無いことから、動作チェックに際して掛かる手間およびコストを十分に低減することができる。
Therefore, the voltage generation unit 41 (specifically, the
また、上記の電圧検出センサ２，３では、処理回路４１ａは、電圧測定処理を実行して電圧出力部４２から出力される分圧電圧Ｖ５の電圧値を測定すると共にこの測定した分圧電圧Ｖ５の電圧値に基づいて印加電圧Ｖ４の振幅を測定しつつ、ゲイン設定処理を実行して第２増幅回路４１ｄのゲインβを設定（調整）することにより、昇圧回路４１ｅから出力されている印加電圧Ｖ４の振幅を予め規定された基準振幅に正確に設定（調整）する好ましい構成を採用しているが、印加電圧Ｖ４の振幅が正確に基準振幅に設定されていない状態であっても、電圧検出センサ２，３の簡易な動作チェックが可能である。したがって、この簡易な動作チェックでよいときには、第２増幅回路４１ｄのゲインβを固定として、分圧電圧Ｖ５の電圧値を測定しつつ（つまり印加電圧Ｖ４の振幅を測定しつつ）、第２増幅回路４１ｄのゲインβを設定（調整）する動作を不要にすることができる。
In the
また、上記の電圧検出センサ２，３では、処理回路４１ａの外部に第１増幅回路４１ｃおよび第２増幅回路４１ｄと共にスイッチ回路４１ｂを配置して、処理回路４１ａから出力される駆動信号Ｓｄ１を、第１増幅回路４１ｃおよび第２増幅回路４１ｄのうちのスイッチ回路４１ｂで切り替えられた（選択された）一方の増幅回路で駆動信号Ｓｄ２に増幅することで、この駆動信号Ｓｄ２の振幅を昇圧回路４１ｅの駆動に適した振幅に確実に設定可能とする好ましい構成を採用しているが、この構成に限定されるものではない。例えば、処理回路４１ａが昇圧回路４１ｅの駆動に適した振幅で駆動信号Ｓｄ１を出力し得る構成のときには、処理回路４１ａが、第１動作モードおよび第２動作モードにおいて必要とされている振幅で駆動信号Ｓｄ１を生成して、この駆動信号Ｓｄ１を昇圧回路４１ｅに上記の駆動信号Ｓｄ２として出力する構成を採用することもできる。これにより、この構成を採用したときには、スイッチ回路４１ｂ、第１増幅回路４１ｃおよび第２増幅回路４１ｄを省略することが可能になる。
In the
また、上記の電圧検出センサ２，３では、中継ボックス１２内にコンバータ４３を設ける構成を採用しているが、これに限定されるものではなく、クリップ部１１内にコンバータ４３を設ける構成を採用することもできる。この構成においては、クリップ部１１内のコンバータ４３は、中継ボックス１２から多芯ケーブル１４を介して、基準電圧Ｇ１を基準とする正電圧Ｖｃ＋および負電圧Ｖｃ−に基づいて作動して、その二次側から印加電圧Ｖ４を基準とするフローティング電圧としての正電圧Ｖｆ＋および負電圧Ｖｆ−を出力して、クリップ部１１内の各構成要素に供給する。
Further, in the
また、この測定装置１は、電圧測定機能以外に電流測定機能を備える構成であってもよく、さらには、測定した電圧値および電流値に基づいて抵抗を測定する抵抗測定機能や電力を測定する電力測定機能などの他の測定機能を備える構成であってもよい。
The measuring
１ 測定装置
２，３ 電圧検出センサ
４ 測定装置本体
５，６ 電路（測定対象導体）
１１ クリップ部
１２ 中継ボックス
２６，３６ ガード電極
３４ 検出電極
３５ 電圧検出部
４１ 電圧生成部
４２ 電圧出力部
Ｉ１ａ 電流
Ｓ１ 電圧信号
Ｓ３ 検出信号
Ｓ６ 電圧測定用検出信号
Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ 電圧
Ｖｄｉ 電位差
1 Measuring device
2,3 Voltage detection sensor
4 Measuring device body
5,6 Electric circuit (conductor to be measured)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記一対の挟み部のうちの一方の挟み部内に配設されて前記測定対象導体と容量結合する検出電極と、
前記一対の挟み部のうちの少なくとも前記一方の挟み部内に配設されて前記検出電極の前記測定対象導体以外の外部導体との容量結合を低減させるガード電極と、
前記ケーシング内に配設されて、一方の入力端子が前記検出電極に接続され、かつ他方の入力端子が前記ガード電極に接続されて前記測定対象導体と当該検出電極との間に流れる電流を電圧信号に変換して出力する演算増幅器を有すると共に当該電圧信号に基づいて当該測定対象導体の測定対象電圧と当該ガード電極に印加されている印加電圧との間の電位差に応じて電圧値が変化する検出信号を出力する電圧検出部と、
前記ケーシング内に配設されて、前記検出信号に基づいて前記印加電圧を生成して前記ガード電極に印加しつつ当該検出信号の前記電圧値が零に近づくように当該印加電圧の電圧値を制御する第１動作モードで動作する電圧生成部と、
前記印加電圧を検出すると共に当該印加電圧の電圧値に比例した電圧値の電圧測定用検出信号を生成して外部に出力する電圧出力部とを備えている電圧検出センサであって、
前記電圧生成部は、前記第１動作モード、および予め規定された基準振幅の交流電圧を前記印加電圧として生成する第２動作モードのうちから選択された一方の動作モードで動作可能に構成されている電圧検出センサ。 A casing having a pair of sandwiching portions capable of sandwiching the conductor to be measured;
A detection electrode disposed in one of the pair of sandwiching portions and capacitively coupled to the conductor to be measured;
A guard electrode disposed in at least one of the pair of sandwiching portions to reduce capacitive coupling between the detection electrode and an external conductor other than the measurement target conductor; and
Disposed in the casing, one input terminal is connected to the detection electrode, and the other input terminal is connected to the guard electrode, and a current flowing between the conductor to be measured and the detection electrode is a voltage. A voltage value changes according to a potential difference between a measurement target voltage of the measurement target conductor and an applied voltage applied to the guard electrode based on the voltage signal, and an operational amplifier that converts the signal into a signal and outputs the signal. A voltage detector that outputs a detection signal;
The voltage value of the applied voltage is controlled so that the voltage value of the detection signal approaches zero while generating the applied voltage based on the detection signal and applying the applied voltage to the guard electrode. A voltage generator operating in the first operation mode;
A voltage detection sensor comprising a voltage output unit that detects the applied voltage and generates a voltage measurement detection signal having a voltage value proportional to the voltage value of the applied voltage and outputs the detection signal to the outside.
The voltage generator is configured to be operable in one operation mode selected from the first operation mode and a second operation mode for generating an AC voltage having a predetermined reference amplitude as the applied voltage. Voltage detection sensor.
前記電圧出力部は、前記印加電圧を検出すると共に予め規定された比率で分圧して分圧電圧として出力する分圧回路と、設定された増幅率で当該分圧電圧を増幅して前記電圧測定用検出信号として出力する増幅回路とを備え、
前記処理回路は、前記第２動作モードのときに、前記分圧電圧の電圧値を検出すると共に当該検出した電圧値に基づいて前記印加電圧の振幅を測定しつつ、当該測定した振幅が前記基準振幅に一致するように前記駆動信号の振幅を調整する請求項１記載の電圧検出センサ。 The voltage generation unit generates a drive signal based on the detection signal when in the first operation mode, and generates a drive signal based on the detection signal when driven by a drive signal and outputs the applied voltage. A processing circuit for generating the drive signal for generating the alternating voltage having the reference amplitude as the applied voltage,
The voltage output unit detects the applied voltage and divides the voltage at a predetermined ratio and outputs the divided voltage as a divided voltage, and amplifies the divided voltage with a set amplification factor to measure the voltage. And an amplification circuit that outputs as a detection signal for
The processing circuit detects the voltage value of the divided voltage and measures the amplitude of the applied voltage based on the detected voltage value in the second operation mode, and the measured amplitude is the reference The voltage detection sensor according to claim 1, wherein the amplitude of the drive signal is adjusted so as to match the amplitude.
前記一対の電圧検出センサが、各々の前記一対の挟み部で他方の電圧検出センサの一対の挟み部のうちの一方を挟持する状態に挟み合わされ、
この状態において、前記一対の電圧検出センサのうちの一方の電圧検出センサの前記電圧生成部が前記第２動作モードで動作しているときに、前記一対の電圧検出センサのうちの他方の電圧検出センサの前記電圧生成部が前記第１動作モードで動作する測定装置。 A measuring device comprising a pair of voltage detection sensors according to claim 1 or 2,
Voltage sensor before Symbol one pair, are together sandwiched state sandwiching the one of the pair of clamping units of other voltage sensor in each of the pair of clamping units,
In this state, when the voltage generating portion of one voltage detection sensor of the pair of voltage detecting sensor is operating in the second operation mode, the other of the voltage detection of the pair of voltage detecting sensor A measurement apparatus in which the voltage generation unit of the sensor operates in the first operation mode.
前記一対の電圧検出センサが、各々の前記一対の挟み部で他方の電圧検出センサの一対の挟み部のうちの一方を挟持する状態に挟み合わされ、
この状態において、前記一対の電圧検出センサのうちの一方の電圧検出センサの前記電圧生成部が前記第２動作モードで動作しているときに、前記一対の電圧検出センサのうちの他方の電圧検出センサの前記電圧生成部が前記第３動作モードで動作する測定装置。 A measuring device comprising a pair of voltage detection sensors according to claim 3,
Voltage sensor before Symbol one pair, are together sandwiched state sandwiching the one of the pair of clamping units of other voltage sensor in each of the pair of clamping units,
In this state, when the voltage generating portion of one voltage detection sensor of the pair of voltage detecting sensor is operating in the second operation mode, the other of the voltage detection of the pair of voltage detecting sensor A measurement apparatus in which the voltage generation unit of the sensor operates in the third operation mode.
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